Инженерные расчеты помещения и оборудования для содержания 50 000 индеек

ВВЕДЕНИЕ

Птицеводство  — одна из важнейших отраслей сельского хозяйства, удовлетворяющих потребности населения в продуктах питания, а также обеспечивающих сырьем различные отрасли промышленности. Оно призвано обеспечить потребность населения высококалорийной диетической продукцией – мясом птицы и яйцом. Большое хозяйственное значение также имеет получение побочного продукта от птицеводства – пера, пуха и высококачественного удобрения – птичьего помета.

Рост производства продуктов птицеводства предполагается достигнуть главным образом за счет повышения продуктивности птицы, роста поголовья, эффективного использования кормов, значительного улучшения условий содержания животных и их кормления, совершенствования племенной работы, механизации и автоматизации основных производственных процессов.

Перевод птицеводства на промышленную основу, создание крупных птицеводческих комплексов характеризуется значительной концентрацией большого числа животных в помещении, требует блокировки зданий и увеличения их вместимости. Это предъявляет особо строгие требования к созданию оптимального микроклимата, который на современном этапе имеет первостепенное значение для сохранности и высокой продуктивности птицы при меньших затратах корма на единицу продукции.

1.1 Назначение и сущность линии.

На современных  птицеводческих фермах, комплексах в результате внедрения новой, промышленной технологии производства продукции значительно усложнилось взаимодействие организма птицы с внешней окружающей средой. При большой концентрации птицы с уплотненным их размещением на ферме решающая роль в повышении резистентности организма, увеличении продуктивности и воспроизводительных функций животных отводится созданию оптимального микроклимата. Содержание в помещении продуктов обмена веществ организмов птицы, бактериальная осемененность воздуха, отрицательно сказывающиеся на здоровье и физиологическом состоянии птицы, находятся в прямой зависимости от поголовья стада.

Воздействие различных факторов окружающей среды на организм животного проявляется в глубоких и серьезных изменениях физиологических процессов последнего: кровообращения, дыхания, терморегуляции, газообмена и обмена веществ, что, в свою очередь, оказывает влияние на резистентность организма и, естественно, на продуктивность птицы.. Следовательно, изменением состава и свойств окружающей среды можно определенным образом влиять на организм птицы, направленно трансформировать его, добиваясь появления желательных нам условных рефлексов, способствующих как сохранению здоровья, устойчивости к заболеваниям, так и проявлению высокой продуктивности.

Оптимальное суммарное значение отдельных факторов — температура, влажность, скорость движения и газовый состав окружающего воздуха, наличие пыли и микроорганизмов, уровень радиации, ионизации, а также освещение, атмосферное давление и прочее — и есть микроклимат.

Микроклимат в животноводческих помещениях зависит от многих условий — местного (зонального) климата, теплозащитных свойств ограждающих конструкций здания, уровня воздухообмена, эффективности вентиляции, состояния канализации, способов уборки и удаления навоза, освещения, а также от технологии содержания и вида животных, особенностей их физиологии и обмена веществ, плотности размещения, типа кормления, способов раздачи кормов и т. д. Большое значение придается также ориентации ферм (комплексов), объемно-планировочным особенностям и конструкциям зданий, виду и качеству строительных материалов ограждающих конструкций, внутреннему оборудованию, направлению и специализации хозяйства.

Температура и влажность воздуха. Одним из основных факторов, влияющих на физиологическое состояние и продуктивность животных, является температурно-влажностный режим помещения.

Благоприятная температура — одно из необходимых  условий для нормального течения обмена веществ в организме животных; нарушение же теплового режима отрицательно сказывается на проявлении всех жизненных процессов.

При низкой температуре  увеличивается теплоотдача тела, вследствие чего животные усиленно потребляют корм, а при температуре ниже критической организм не успевает вырабатывать тепло за расчет энергии корма, наступает переохлаждение, возможны простудные заболевания животных и даже смерть. При температуре выше критической резко уменьшается конвективный теплообмен организма с окружающей средой, поэтому появляется угроза перегрева и теплового удара. При нарушении температурных условий (переохлаждение, перегрев) наблюдается снижение естественной резистентности и возникновение легочных и желудочно-кишечных заболеваний. Но резкие колебания температурного режима в течение суток оказывают более сильное отрицательное воздействие на организм, чем постоянно повышенная или пониженная температура, причем в первую очередь это сказывается на молодняке.

У молодняка  сельскохозяйственных животных в первые дни жизни защитные гуморальные факторы развиты слабо, кожа и слизистые оболочки очень чувствительны к болезнетворным микробам и т. п.

Известно, что  у новорожденных поросят нет  жировой подкожной прослойки и шерстного покрова. По сравнению с молодняком других видов животных они более чувствительны к холоду, так как рождаются с менее совершенной системой терморегуляции: физическая терморегуляция у них устанавливается только через 30 дней после рождения. Переохлаждение животных также способствует возникновению инфекционных заболеваний.

Особо важно поддерживать оптимальный температурный режим в птицеводческих помещениях, так как в связи с недостаточным развитием механизма теплорегуляции (наличие плотности оперения, отсутствие потовых желез) птица не может быстро приспосабливаться к резким колебаниям температуры воздуха. Если у животных с хорошо развитыми потовыми железами происходит интенсивная физическая терморегуляция, то у птицы лучше развита химическая терморегуляция, что позволяет ей в зависимости от температуры среды рефлекторно затормаживать или ускорять окислительно-восстановительные процессы в организме, тем самым уменьшая или увеличивая количество образующегося тепла. Теплоотдача у птицы происходит в основном за счет испарения влаги при дыхании.

Основной  обмен веществ у взрослых особей сохраняется только при температуре от 10° до 25 °С; при температуре ниже 10° и выше 25 °С ухудшается физиологическое состояние птицы и снижается ее яйценоскость. Установлено, что при температуре воздуха 27...29°С возникает перегрев организма, а это приводит к снижению резистентности, в результате чего увеличиваются выбраковка и падеж птицы. Кроме того, высокие температуры (в указанных пределах) отрицательно воздействуют на качество яиц: снижается их масса, уменьшается содержание протеина, золы, витамина А, каротиноидов. В результате нарушения минерального обмена значительно ухудшается качество скорлупы: относительная масса и толщина ее уменьшаются, в результате чего становится больше боя и насечки, то есть увеличивается отход высококачественного яйца.

Но и низкая температура  отрицательно влияет на рост, развитие и продуктивность птицы. При этом увеличивается расход кормов, часть питательных веществ которых идет на образование тепла.

При снижении температуры воздуха в помещениях для индюков с 18° до 10 °С привесы их в возрасте 5 ... 8 недель уменьшаются на 48%, что в пересчете на каждый градус снижения температуры составит около 6%; при повышении температуры воздуха с 23° до 32°С привес снижается до 26%, или на 2,9% на каждый градус повышения температуры.

Влажность воздуха  в сочетании с температурой оказывает значительное влияние на состояние здоровья животных, птиц и их продуктивность. Водяные пары в воздухе помещений изменяют его теплоемкость и теплопроводность.

Влажность окружающей среды в значительной степени оказывает влияние на терморегуляцию организма животного, и в частности на его теплоотдачу, причем высокая относительная влажность (85% и выше) отрицательно действует на организм и теплоотдачу как при высоких температурах окружающей среды, так и при низких.

Повышенная  влажность, можно сказать, угнетает обмен веществ и окислительно-восстановительные процессы в организме, снижает резистентность животных и птиц. Высокая влажность способствует сохранению микроорганизмов в помещении, в том числе патогенной и грибковой микрофлоры, что часто является причиной возникновения кожных заболеваний.

Кроме того, при высокой  влажности и пониженной температуре увеличивается расход кормов на единицу продукции, у животных ухудшается аппетит, снижаются привесы и продуктивность.

У птицы при относительной  влажности выше 80% тормозится теплоотдача, замедляется испарение влаги через органы дыхания и как следствие усиливается ее выделение через пищеварительный тракт. При напольном содержании птицы высокая влажность воздуха оказывает большое влияние на гигиеническое состояние подстилки, препятствуя испарению влаги из нее, что влечет за собой возможность возникновения кокцидиоза и других паразитарных инфекционных заболеваний.

Однако чрезмерно  низкая влажность воздуха (менее 30...40%) при повышенной температуре также неблагоприятно отражается на состоянии животных, особенно молодняка, вызывая сухость слизистых оболочек, усиленную жажду, потоотделение, резко снижается сопротивляемость организма к инфекциям.

Воздух птицеводческих помещений с относительной влажностью ниже 50% считается сухим, вызывает раздражение слизистых оболочек дыхательных путей и глаз, повышает хрупкость пера, усиливает потерю влаги организмом. При этом увеличивается потребность птицы в воде, ухудшается поедаемость корма и снижается продуктивность. Слишком низкая влажность обусловливает повышение запыленности воздуха, что может явиться причиной респираторных заболеваний.

Наиболее благоприятной (оптимальной) влажностью воздуха в помещениях для животных и птицы следует считать относительную влажность в пределах 50...70%.

Теплоотдача организма  зависит не только от температуры воздуха и его влажности, но и в значительной степени от скорости его движения. При низких температурах и высокой влажности увеличение скорости движения воздуха вызывает усиление теплоотдачи организма, что может привести к переохлаждению последнего; при высоких температурах подвижный воздух предохраняет животных от перегревания, однако, молодняк сельскохозяйственных животных очень чувствителен к повышенной скорости движения воздуха. Птица также чутко реагирует на движение воздуха и не выносит сквозняков, которые часто служат причиной простудных заболеваний. Поэтому в животноводческих и птицеводческих помещениях скорость движения воздуха в зоне нахождения животных и птицы должна быть зимой в пределах 0,2...0,3 м/с, летом до 1,0...1,5 м/с.

Химический  состав воздуха наряду с его физическими свойствами также оказывает большое влияние на физиологическое состояние и продуктивность животных и птицы.

В процессе жизнедеятельности  животных из их организма с выдыхаемым воздухом постоянно поступает углекислый газ, при этом его содержание в помещении повышается, а кислорода — снижается. В воздухе животноводческих помещений накапливаются аммиак, сероводород, клоачные газы и другие продукты гниения и брожения органических веществ.

Особое значение имеет химический состав воздуха птицеводческих ферм. Птица отличается от других видов животных более интенсивным обменом веществ. Так, в расчете на 1 кг массы цыплята выделяют углекислого газа, тепла и поглощают кислорода примерно в 5...6 раз больше, чем крупный рогатый скот. Кроме того, при разложении помета в воздухе накапливается большое количество вреднодействующих газов, так как в птичьем помете находится 20...25% различных недоиспользованных веществ, в том числе и белки, содержащие серу. Под воздействием микрофлоры, тепла и влаги помет разлагается, в результате чего образуется аммиак, сероводород. Особенно высока концентрация аммиака в помещениях, где птица содержится на глубокой подстилке, а также при длительном хранении помета в птичнике (в течение года).

Газовый состав воздуха в помещениях во многом обусловливается санитарным состоянием последних, плотностью размещения животных и птицы, способами уборки и удаления навоза, уровнем воздухообмена и т. д.

Повышенные  концентрации углекислого газа в  воздухе помещений отрицательно влияют на физиологическое состояние организма, в нем замедляются окислительные процессы, повышается кислотность тканей, уменьшается щелочной резерв крови и возникает деминерализация костной ткани; вдыхание воздуха с увеличенным содержанием СО2 вызывает нарушение терморегуляции в организме.

У птиц увеличение концентрации углекислого газа в крови способствует замедлению дыхания и может вызвать даже полную его остановку, а при длительном пребывании в помещении, где содержание углекислого газа в воздухе превышает 0,3%, возможно хроническое отравление птицы: она становится вялой, ее рост замедляется, иногда вообще прекращается.

Аммиак —  токсичный газ, также отрицательно влияет на здоровье и продуктивность животных. Продолжительное вдыхание воздуха с содержанием даже небольшого количества аммиака ослабляет резистентность организма и способствует возникновению различных заболеваний, особенно легочных. Это объясняется тем, что создается благоприятная среда для активизации условнопатогенной микрофлоры на слизистой оболочке дыхательных путей.

У птиц развиваются слезотечение, конъюнктивит и воспаление трахеи, бронхов, легких, уменьшаются потребление корма и усвояемость питательных веществ, а следовательно, и привесы; половое созревание задерживается, ослабляется местная и общая сопротивляемость организма к действию вредных факторов, птица становится более восприимчива к инфекционным заболеваниям.

Сероводород также очень  токсичен. Высокое содержание его в воздухе способствует затормаживанию окислительных процессов в организме, может вызвать воспаление и отек легких, является одной из причин кислородного голодания животных и птицы. Сероводород отрицательно действует и на. нервную систему животных. Продолжительное вдыхание повышенных концентраций сероводорода может завершиться хроническим отравлением.

Таким образом, повышенные концентрации аммиака, углекислого газа и сероводорода в воздухе помещений оказывают отрицательное влияние на физиологическое состояние организма птицы. Поэтому птицеводческие помещения необходимо оборудовать эффективными системами вентиляции.

Из сказанного следует, что продуктивность и естественная резистентность птиц зависят как от наследственности и полноценного кормления, так и от условий содержания, микроклимата, основными параметрами которого являются температура, относительная влажность, скорость движения воздуха, его газовый и механический состав.

1.2. Способы и технологии  данного технологического процесса.

Создать оптимальные  зоогигиенические условия в животноводческих и птицеводческих помещениях можно только при осуществлении комплекса мероприятий: рационализации объемно-планировочных решений зданий, улучшении теплоизоляции ограждающих конструкций, применении эффективных канализационных и вентиляционно-отопительных систем, систем кондиционирования и очистки воздуха, ионизации и т. д.

Объемно-планировочные  и архитектурные решения зданий должны обеспечивать необходимые условия для эффективной работы вентиляционно-отопительных и других систем при наименьших капитальных и эксплуатационных затратах. Для снижения удельной стоимости строительства и эксплуатационных затрат важное значение имеют блокировка сооружений и строительство зданий квадратной формы. Опыт ряда хозяйств в нашей стране и за рубежом свидетельствует о значительных преимуществах (с экономической точки зрения) блокировки зданий: снижается площадь застройки, уменьшаются затраты на коммуникации, стройматериалы и т. п.

Невозможно  создать микроклимат животноводческих помещений без эффективной теплозащиты  ограждающих конструкций. Теплоизоляция позволяет уменьшить расходы на отопление, оперативно регулировать параметры микроклимата и избежать образования конденсата на стенах.

Теплозащитные свойства зданий определяют терморегуляторные функции животных.

Хорошая теплозащита  ограждающих конструкций животноводческих помещений в зимнее время позволяет рационально использовать тепло животных, а летом создает прохладу, защищая животных от воздействия высоких температур извне.

Строительные материалы  для животноводческих помещений должны быть не только малотеплопроводными, но и обладать достаточной воздухонепроницаемостью, микроскопической пористостью и огнестойкостью, обеспечивать прочность сооружения; такие свойства, как гигроскопичность и влагоемкость, не желательны.

За последние  годы при строительстве животноводческих зданий широко используют различные виды железобетонных конструкций. Эксплуатация таких помещений показала, что поддерживать в них необходимый микроклимат очень сложно, влажность воздуха здесь превышает предельно допустимые зоогигиенические нормативы, а внутренняя поверхность ограждения покрывается обильным конденсатом. Поэтому, чтобы улучшить теплоизоляцию, следует применить более совершенные строительные материалы — легкие бетоны и многослойные панели для стен, пенопласт и минеральные изделия для покрытия и т. п. Шлакобетон и железобетон в ограждающих конструкциях нужно использовать ограниченно и сочетать с утепляющими и воздухонепроницаемыми материалами.

Перспективно в качестве теплоизоляционных материалов применять пластмассы: они обладают низкой теплопроводностью, отличаются прочностью, водонепроницаемостью, устойчивы к химическим, физическим и бактериологическим воздействиям, огнестойки; срок их службы довольно высок.

При строительстве  животноводческих помещений выбор строительных материалов определяется в первую очередь назначением конструкции, местными условиями и климатическими особенностями данного района.

Например, в  районах с устойчивыми температурами минус 25...30°С необходимо использовать строительные материалы с коэффициентом термического сопротивления (Д_о) в пределах 8,37...10,47 кДж/(м²-ч-°С). Однако сейчас в большинстве типовых животноводческих помещений параметры термического сопротивления теплопередаче стен закладываются на уровне 3,35...4,61, а покрытий — на уровне 5,44...5,86 кДж/(м²-ч-°С), в то время как в практике строительства зарубежных стран (США, Швеция, Норвегия, Польша, ФРГ, Англия) термическое сопротивление проектируется в два раза больше (для стен 5,86...10,47, для покрытий 8,37... 10,47 кДж/(м²-ч-°С),   хотя   средняя зимняя расчетная температура в этих странах значительно выше. Улучшение теплозащитных свойств ограждающих конструкций требует дополнительных затрат, поэтому должно быть экономически обосновано.

Особое внимание следует  уделять утеплению полов. Потеря тепла через пол составляет 30...40% всех теплопотерь помещения, поэтому необходимо, чтобы показатель теплоусвоения ле превышал 41,86...50,24 кДж/(м²*Ч'°С); если он будет выше верхней границы, то много физиологического тепла животных затрачивается на прогрев пола, а это может привести к переохлаждению организма. Поэтому при содержании животных без подстилки требования к качеству полов, особенно в отношении их достаточной теплоизоляции, повышаются. Полы нужно делать из материалов, обладающих хорошей теплоизоляцией, малой теплопроводностью и влагоемкостью, устойчивых к механическим и химическим воздействиям, пластичных и легко поддающихся дезинфекции.

Для укладки  полов применяют бетон, кирпич, дерево и другие строительные материалы. Наиболее широко распространенные деревянные полы далеко не совершенны и дороги. Из отечественных конструкций заслуживают внимания керамические, керамзито-асфальтобетонные, керамзитобетонные с полимерным покрытием. Такие полы теплые, почти не деформируются, поверхность покрытия легко очищать и дезинфицировать. Наиболее комфортабельны и гигиеничны полы с кордо-резинобитумным настилом и из легких бетонов с плиточным покрытием. Целесообразно использовать в качестве настила полов пенопласты, отличающиеся хорошими теплозащитными свойствами, водонепроницаемостью, устойчивостью против физических, бактериологических воздействий, длительным сроком службы.

Навоз из помещения  должен удаляться регулярно; нерегулярная же уборка ведет к накоплению в помещениях -аммиака, сероводорода, двуокиси углерода, а также органических соединений типа аминов, меркаптанов, скатолов, которые отрицательно влияют на состояние животных и обслуживающего персонала.

Проблему  создания микроклимата в промышленном животноводстве невозможно решить без эффективных систем вентиляции.

При концентратном типе кормления и высокой продуктивности животных предъявляются повышенные требования к воздушной среде. Хорошее кормление способствует усилению обмена веществ, в связи с этим для окисления и усвоения корма необходимо, чтобы в организм животных с чистым воздухом поступало достаточное количество кислорода. Чем интенсивнее обмен веществ, тем больше животные потребляют кислорода из воздуха и тем больше выделяют углекислого газа при дыхании, одновременно в помещение поступает значительное количество тепла и водяных паров. Поэтому при длительном содержании животных в закрытых помещениях роль воздухообмена возрастает. Воздухообмен не только позволяет создать в птицеводческих помещениях оптимальный температурно-влажностный режим и поддерживать газовый состав воздуха в соответствии с зоогигиеническими нормативами, но и способствует удалению пыли, микроорганизмов. Именно поэтому вентиляция является одним из наиболее эффективных средств, при помощи которых можно изменить в нужном нам направлении влияние воздушной среды на физиологическое состояние и продуктивность животных.

Одно из основных требований, предъявляемых к системам вентиляции, — обеспечение наиболее совершенного с физиологической и экономической точки зрения воздухообмена. При недостаточном воздухообмене создается неудовлетворительный микроклимат, что в конечном итоге приводит к повышению затрат кормов на единицу продукции, снижению продуктивности животных, преждевременной их выбраковке и большим экономическим потерям. В то же время излишне большой воздухообмен ведет к нерациональным затратам электроэнергии и расходу тепла на обогрев вентиляционного воздуха в зимний период.

Эффективность систем вентиляции птицеводческих помещений в значительной степени определяется аэродинамическими схемами организации воздухообмена. Наиболее экономичными и приемлемыми для большинства типов животноводческих и птицеводческих помещений являются механические приточно-вытяжные системы вентиляции, совмещенные с воздушным отоплением, с аэродинамической схемой воздухообмена по принципу «сверху вниз»: в зимний период подача свежего воздуха осуществляется через водяные, паровые калориферы, тепло генераторы и центробежные вентиляторы по воздуховодам; в теплый период — через шахты в потолочном перекрытии. Удаляют загрязненный воздух из нижней зоны при помощи осевых вентиляторов, установленных в боковых стенах конструкций. В последнее время на животноводческих фермах широко используют децентрализованные вентиляционно-отопительные системы с сосредоточенной подачей воздуха и принципиальной схемой воздухообмена «сверху вверх» на базе приточно-вытяжных агрегатов типа ПВУ.

В южных районах  нашей страны, особенно в птицеводческих помещениях, необходимо не подогревать, а охлаждать воздух, при этом следует использовать простые кондиционеры, в которых воздух может быть охлажден до 18°С.

Наряду с  созданием необходимого воздухообмена  в помещениях, поддерживанием оптимального температурно-влажностного режима большое внимание следует уделять очистке воздуха, особенно на птицеводческих фермах, где концентрация пыли и плотность микробного фона довольно высоки. Поэтому задача снижения плотности микробного фона (концентрации микроорганизмов в окружающей среде), а также предупреждения попадания в помещение болезнетворной микрофлоры выступает на первый план. При большой запыленности наружного воздуха и высоком содержании в нем микроорганизмов вентиляция, можно сказать, становится бесполезной и даже ухудшает условия внутренней воздушной среды. Из сказанного следует, что воздух необходимо очищать в системах вентиляции.

1.3. Основные  машины и оборудование, применяемое  в ПТЛ. 

Комплект вытяжной вентиляции «КЛИМАТ-45М»

Предназначен для обеспечения  воздухообмена и температурных условий в животноводческих помещениях в соответствии с зооветеринарными нормами. Необходимое количество комплектов в каждом отдельном случае рассчитывается исходя их зоотехнических требований к конкретному проекту помещения.

В состав входят вентиляторы, силовой ящик, станции управления, датчики температуры. Воздухообмен и температура поддерживаются автоматическим плавным регулированием частоты вращения вытяжных вентиляторов в зависимости от изменения температуры воздуха в помещении.

Новая конструкция осевых вентиляторов, применяемая в комплексах, не требует изготовления сварных рам на месте монтажа, в случае необходимости съема электродвигателя демонтаж его не вызывает затруднений. Изменены конструкции жалюзийных решеток и их крепление к коробу.

                                 Техническая характеристика

Комплект вытяжной вентиляции «КЛИМАТ-47М»

Предназначен для обеспечения требуемого воздухообмена и необходимых температурных условий в животноводческих и птицеводческих помещениях.

В состав комплекса входят вентиляторы ВО-Ф-7,1А, станция управления МК-Ф-УАЗ с датчиком температуры, силовой ящик с автоматическими  выключателями.